多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)及應(yīng)用

劉琦

摘? 要：針對(duì)公安機(jī)關(guān)使用的信息系統(tǒng)普遍存在“數(shù)據(jù)壁壘”，不利于偵查辦案的實(shí)際問題，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)平臺(tái)。該平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)偵查、治安、交管等多類業(yè)務(wù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化異構(gòu)數(shù)據(jù)的有效匯集整合，通過數(shù)據(jù)處理、目錄管理、分析研判等功能，解決由于數(shù)據(jù)無法有效利用而導(dǎo)致“信息孤島”、無法服務(wù)于偵查破案的問題。該平臺(tái)應(yīng)用結(jié)果表明，平臺(tái)的建設(shè)能夠有效地匯聚數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的分析處理及態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)，具有較高的行業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：多源異構(gòu)數(shù)據(jù);大數(shù)據(jù)平臺(tái);SolrCloud

中圖分類號(hào)：TP391? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Construction and Application of Multi-source Heterogeneous Big Data Platform

LIU Qi

（Network Security Department， Henan Police College， Zhengzhou 450000， China）

569797767@qq.com

Abstract： Data barriers widely exist in the information systems of public security organs， which are not conducive to investigating and handling cases. Aiming at this problem， this paper proposes a multi-source heterogeneous big data platform. The platform can realize various business systems such as investigation， public security， and traffic management， and effectively collect and integrate structured， unstructured， and semi-structured heterogeneous data. Functions of data processing， catalog management， analysis and judgment are performed to solve problems of information islands and the inability to serve investigations and resolution of cases， due to ineffective use of data. The platform application results show that the platform construction can effectively gather data resources， realize the analysis and processing of multi-source heterogeneous data and forecast the situation. It has high industry application value.

Keywords： multi-source heterogeneous data; big data platform; SolrCloud

1? ?引言（Introduction）

隨著經(jīng)濟(jì)和科技的高速發(fā)展，伴隨而來的各種新型犯罪活動(dòng)頻率高并且難以偵破[1]。經(jīng)過多年持續(xù)不斷的建設(shè)，公安信息化已經(jīng)步入智慧公安時(shí)代，其發(fā)展重點(diǎn)逐步從基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)向管理與應(yīng)用轉(zhuǎn)換。但是，由于技術(shù)、管理等多方面因素限制，“數(shù)據(jù)壁壘”問題尤為突出[2]，各業(yè)務(wù)警種各自占據(jù)不同的數(shù)據(jù)資源，卻無法甚至不愿意進(jìn)行資源共享，使得數(shù)據(jù)、信息流轉(zhuǎn)不暢，對(duì)偵查辦案支撐不力。為解決上述棘手問題，各地公安機(jī)關(guān)紛紛通過建設(shè)公安大數(shù)據(jù)中心、搭建公安大數(shù)據(jù)平臺(tái)的方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)匯聚、資源共享并完成研判分析等工作[3]。

隨著公安大數(shù)據(jù)中心建設(shè)的不斷推進(jìn)，根據(jù)工作需要，公安機(jī)關(guān)數(shù)據(jù)中心紛紛建設(shè)多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，組建與之匹配的機(jī)構(gòu)，分配專職工作人員，用以滿足業(yè)務(wù)需要。公安大數(shù)據(jù)平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱“平臺(tái)”）逐步成為提升公安機(jī)關(guān)偵查破案效率的有力工具[4]。平臺(tái)能夠?yàn)槭跈?quán)用戶安全獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)，深度利用數(shù)據(jù)取得情報(bào)奠定基礎(chǔ)[5];平臺(tái)也能夠?yàn)闈M足公安數(shù)據(jù)考核要求、公安情報(bào)工作、公安業(yè)務(wù)開展，提供公共、基礎(chǔ)、權(quán)威、完善的數(shù)據(jù)資源支撐服務(wù)。

2? 多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)平臺(tái)研究現(xiàn)狀分析（Research status analysis of multi-source heterogeneous big data platforms）

平臺(tái)建設(shè)的目標(biāo)是匯集整合各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，有效解決各業(yè)務(wù)系統(tǒng)間存在的信息孤島、信息壁壘等客觀問題[6]，構(gòu)建形成一套上下級(jí)聯(lián)合、橫向貫通、邏輯一體化的數(shù)據(jù)服務(wù)體系，建設(shè)一套科學(xué)理論來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的科學(xué)治理[7]。但是，目前各級(jí)公安機(jī)關(guān)僅僅實(shí)現(xiàn)了各業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的匯集和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)據(jù)間蘊(yùn)含的價(jià)值無法體現(xiàn);各種類型數(shù)據(jù)間關(guān)系無法進(jìn)行關(guān)聯(lián)，結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)無法實(shí)現(xiàn)橫向擴(kuò)展，歷史圖像、音頻、視頻等也不具備再次分析利用的條件，整個(gè)數(shù)據(jù)循環(huán)無法達(dá)到閉環(huán)傳輸利用的效果[8];從海量動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中快速、精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)、排查可疑信息的能力提升空間較大;重大案事件的預(yù)測(cè)預(yù)警預(yù)防精度不夠，數(shù)據(jù)治理方法不科學(xué)，治理效果堪憂。基于上述情況，本文提出公安多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案，希望對(duì)解決公安大數(shù)據(jù)平臺(tái)中存在的諸多問題起到借鑒作用。

3? 公安多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)（Design of public security multi-source heterogeneous big data platform）

3.1? ?總體架構(gòu)

根據(jù)業(yè)務(wù)需要，平臺(tái)的建設(shè)需要匯聚各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，涉及公安、交通、發(fā)改（發(fā)展改革）、統(tǒng)計(jì)、工商、地稅、互聯(lián)網(wǎng)、銀行、社保等各類多源異構(gòu)數(shù)據(jù)。獲取的數(shù)據(jù)需要經(jīng)過清洗及抽取，內(nèi)容過濾、存儲(chǔ)，消息服務(wù)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等預(yù)處理，匯入數(shù)據(jù)資源池。入池后數(shù)據(jù)經(jīng)過再清洗，標(biāo)記，分類分級(jí)，索引、存儲(chǔ)、更新等數(shù)據(jù)處理過程后，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)目錄管理，如將數(shù)據(jù)分別放置于內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、專項(xiàng)數(shù)據(jù)庫、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫、共享數(shù)據(jù)庫、決策數(shù)據(jù)庫、資源數(shù)據(jù)庫等目錄中，以備之后的數(shù)據(jù)研判與挖掘。數(shù)據(jù)研判與挖掘子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流挖掘，關(guān)聯(lián)分析、統(tǒng)計(jì)、反演，態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)分析、可視化展示等功能，并推向需要的業(yè)務(wù)系統(tǒng)中的相關(guān)應(yīng)用。最終，通過綜合分析研判，領(lǐng)導(dǎo)、專家會(huì)商等，支持最終決策判定。其總體架構(gòu)如圖1所示。

3.2? ?功能架構(gòu)

融合平臺(tái)包括基礎(chǔ)設(shè)施層、信息資源層、應(yīng)用支撐層、應(yīng)用層四個(gè)層面。基礎(chǔ)設(shè)施層主要包括網(wǎng)絡(luò)、主機(jī)、存儲(chǔ)、系統(tǒng)軟件、大數(shù)據(jù)軟硬件等設(shè)備，完成融合平臺(tái)建設(shè)需要的設(shè)施保障。信息資源層包括基礎(chǔ)地理信息庫、治安庫、警綜庫、交警庫、出入境庫、信息資源服務(wù)總線等，實(shí)現(xiàn)原始庫、歷史庫、共享庫、日志庫之間的信息資源流轉(zhuǎn)。應(yīng)用支撐層提供相關(guān)應(yīng)用的支撐，包括權(quán)限控制、系統(tǒng)監(jiān)控、采集系統(tǒng)、目錄管理、資源發(fā)布、交換共享服務(wù)、其他服務(wù)、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)采集、安全監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)審核、綜合查詢、統(tǒng)計(jì)共享、元數(shù)據(jù)管理及其他組件等。應(yīng)用層提供平臺(tái)門戶、搜索引擎、預(yù)警發(fā)布、業(yè)務(wù)系統(tǒng)、決策分析、查詢與統(tǒng)計(jì)等應(yīng)用。同時(shí)，系統(tǒng)需要以運(yùn)維管理體系、安全防護(hù)體系、標(biāo)準(zhǔn)體系及容災(zāi)備份系統(tǒng)做支撐，如圖2所示。

融合平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)接入整合、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)管理、數(shù)據(jù)資源目錄、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)匯聚庫、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)資源監(jiān)控等功能的實(shí)現(xiàn)，下面將分述之。

（1）數(shù)據(jù)接入整合

匯聚整合數(shù)據(jù)來源包括警務(wù)基礎(chǔ)工作平臺(tái)數(shù)據(jù)、情報(bào)綜合應(yīng)用平臺(tái)數(shù)據(jù)、地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控平臺(tái)等系統(tǒng)數(shù)據(jù);公安部及省廳下發(fā)數(shù)據(jù)、平行公安機(jī)關(guān)協(xié)作交換數(shù)據(jù)，同時(shí)接入電子政務(wù)數(shù)據(jù)、社會(huì)信息數(shù)據(jù)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)。匯聚整合數(shù)據(jù)種類包括數(shù)字、文本、圖表、視頻、音頻、地理空間等結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接入要解決的關(guān)鍵問題是多源數(shù)據(jù)問題，如數(shù)據(jù)跨網(wǎng)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不規(guī)范、動(dòng)態(tài)靜態(tài)數(shù)據(jù)同時(shí)存在等情況。

數(shù)據(jù)接入平臺(tái)由兩部分組成：數(shù)據(jù)采集工具和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工具。數(shù)據(jù)采集工具KETTLE的功能和技術(shù)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：數(shù)據(jù)聯(lián)邦技術(shù)、數(shù)據(jù)緩存技術(shù)、數(shù)據(jù)優(yōu)化技術(shù)、高效跨庫數(shù)據(jù)加載技術(shù)和數(shù)據(jù)復(fù)制技術(shù)。其數(shù)據(jù)處理流程圖如圖3所示。

（2）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)管理

公安信息標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化。公安數(shù)據(jù)中心建設(shè)旨在整合共享最大化，數(shù)據(jù)共享的最佳途徑是數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。基于數(shù)據(jù)中心建設(shè)的總體思路，依據(jù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)規(guī)范建設(shè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)庫、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)管理庫、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用庫和專題分析庫。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)管理主要包含數(shù)據(jù)元管理、代碼項(xiàng)管理、數(shù)據(jù)項(xiàng)管理、同義（近義）詞管理、術(shù)語管理、質(zhì)量自檢、標(biāo)準(zhǔn)檢索統(tǒng)計(jì)等，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)注冊(cè)工具、標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的注冊(cè)、修改、發(fā)布、審核、啟用、停用、下線等全流程管理，為數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化提供依據(jù)支撐，同時(shí)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)也要符合公安部數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

（3）數(shù)據(jù)資源目錄

數(shù)據(jù)資源種類繁多，需要根據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行科學(xué)編目。數(shù)據(jù)資源目錄包含數(shù)據(jù)資源注冊(cè)、數(shù)據(jù)資源發(fā)布、數(shù)據(jù)資源維護(hù)、數(shù)據(jù)資源查詢等。數(shù)據(jù)資源注冊(cè)時(shí)，關(guān)鍵信息包含數(shù)據(jù)資源編號(hào)、數(shù)據(jù)資源名稱、所屬目錄編號(hào)、數(shù)據(jù)資源描述、數(shù)據(jù)資源提供單位_公安機(jī)關(guān)機(jī)構(gòu)代碼、數(shù)據(jù)資源事權(quán)單位_事權(quán)單位代碼、數(shù)據(jù)資源及其更新方式代碼、更新周期代碼、公安業(yè)務(wù)分類代碼、行業(yè)屬性代碼、數(shù)據(jù)資源共享范圍代碼、數(shù)據(jù)資源共享方式代碼、數(shù)據(jù)資源共享地區(qū)代碼、數(shù)據(jù)資源共享部門代碼、數(shù)據(jù)資源要素分類代碼、數(shù)據(jù)資源屬性分類代碼等。

（4）數(shù)據(jù)融合

數(shù)據(jù)融合是基于公安信息網(wǎng)、各類專網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等不同數(shù)據(jù)源采集的海量異構(gòu)數(shù)據(jù)，根據(jù)人員、地址、車輛、資訊信息、虛擬身份、警情、案事件等要素建立若干個(gè)相互獨(dú)立而又邏輯貫通的數(shù)據(jù)庫。

（5）數(shù)據(jù)匯聚庫

數(shù)據(jù)匯聚庫是對(duì)元數(shù)據(jù)中結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)文件交換、數(shù)據(jù)接口同步后進(jìn)行存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理（格式轉(zhuǎn)化、錯(cuò)誤糾正、去重、標(biāo)準(zhǔn)化等工作），再實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，通過分類整合，形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)或動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

（6）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)匯聚庫中抽取出來，儲(chǔ)存到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中。此類信息具有相對(duì)固定、變化頻率不高、變化程度低的特點(diǎn)。

（7）動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫

將動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)匯聚庫中抽取出來，儲(chǔ)存到動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中，如卡口車輛通過信息、網(wǎng)吧上網(wǎng)信息、住宿信息、出租車信息、火車訂票信息、出入境記錄信息等。此類信息具有實(shí)時(shí)變化、每日數(shù)據(jù)增量較高的特點(diǎn)。

（8）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算集群、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、文件系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫的有效管理、任務(wù)調(diào)度、服務(wù)監(jiān)控，具有高可靠的架構(gòu)設(shè)計(jì)。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)入庫后，將所有數(shù)據(jù)按照公安五要素進(jìn)行邏輯上的分類。

（9）數(shù)據(jù)質(zhì)量管理

數(shù)據(jù)質(zhì)量管理貫穿數(shù)據(jù)采集、匯聚、整合和綜合應(yīng)用全過程。數(shù)據(jù)質(zhì)量管理目標(biāo)是建立一體化的數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控體系，構(gòu)建平臺(tái)化、智能化的數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控分析模塊，包括業(yè)務(wù)邏輯校驗(yàn)、數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)控和問題數(shù)據(jù)糾錯(cuò)等應(yīng)用功能。

（10）數(shù)據(jù)資源監(jiān)控

數(shù)據(jù)資源監(jiān)控能夠及時(shí)掌握數(shù)據(jù)資源匯聚的規(guī)模、數(shù)據(jù)質(zhì)量情況、數(shù)據(jù)傳輸情況。通過對(duì)數(shù)據(jù)資源涉及的整合情況、數(shù)據(jù)交換情況、數(shù)據(jù)資源情況、數(shù)據(jù)質(zhì)量情況、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸情況、硬件設(shè)備資源情況等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可視化地展示給民警，并能進(jìn)行及時(shí)告警。

4? 多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的應(yīng)用示例——大數(shù)據(jù)檢索的實(shí)現(xiàn)（Application example of multi-source heterogeneous big data platform—implementation of big data retrieval）

由于數(shù)據(jù)的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)趨勢(shì)，從多個(gè)數(shù)據(jù)源采集、融合、分析、處理數(shù)據(jù)成為學(xué)術(shù)界、工程界的研究熱點(diǎn)之一。使用大數(shù)據(jù)檢索技術(shù)是解決海量數(shù)據(jù)中有價(jià)值信息快速提取的有效方式?；诙嘣创髷?shù)據(jù)進(jìn)行檢索，提取有價(jià)值的信息深挖情報(bào)是公安機(jī)關(guān)偵查破案的常用方式。當(dāng)今流行的搜索引擎有以下幾種：全文搜索引擎、目錄索引引擎和元搜索引擎。比較多種檢索技術(shù)后，選擇實(shí)用性強(qiáng)、重復(fù)利用性高的分布式全文檢索系統(tǒng)，它的實(shí)現(xiàn)基于SolrCloud集群技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)公安多源信息檢索技術(shù)。

4.1? ?系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

多源異構(gòu)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的典型應(yīng)用——分布式全文檢索系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)根據(jù)現(xiàn)實(shí)需求分析，如圖4所示。

4.2? ?系統(tǒng)核心設(shè)計(jì)

分布式全文檢索系統(tǒng)的核心設(shè)計(jì)為：用戶輸入搜索字詞，各索引分片上的節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行條件檢索，輸出結(jié)果，再由最初受理的節(jié)點(diǎn)合并結(jié)果并將其排序，最終輸出給用戶，如圖5所示。

4.3? ?系統(tǒng)部署與安裝

第一步：環(huán)境準(zhǔn)備，即服務(wù)器、3 個(gè)centos 6.2。部署計(jì)劃如表1所示。

Zookeeper：選擇端口2181。

軟件環(huán)境：JDK 1.7以上版本;Zookeeper管理配置信息和集群狀態(tài)。下載JDK、Zookeeper、Solr。

第二步：安裝相應(yīng)環(huán)境，以便提供檢索服務(wù)。安裝完成后，能夠訪問部署的Solr集群中任意的端口服務(wù)。

5? ?結(jié)論（Conclusion）

隨著智慧公安建設(shè)的不斷推進(jìn)，公安大數(shù)據(jù)必然發(fā)揮越來越重要的作用。公安大數(shù)據(jù)平臺(tái)因其匯聚多源、異構(gòu)、海量數(shù)據(jù)，并能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研判，輔助領(lǐng)導(dǎo)決策而起到了“公安智慧大腦”的作用。本文闡述了公安大數(shù)據(jù)平臺(tái)的架構(gòu)、功能結(jié)構(gòu)，并以大數(shù)據(jù)檢索為例，闡述其部署及安裝。

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作者簡(jiǎn)介：

劉? ?琦（1978-），女，博士，副教授.研究領(lǐng)域：公安信息技術(shù).